JP2757447B2 - アウターリードボンディング装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアウターリードボンディング装置及び方法に
係り、多品種のデバイスを基板に作業性よく且つ精度よ
くボンディングするための手段に関する。

（従来の技術） フィルムキャリヤから打ち抜かれたデバイスのアウタ
ーリード部を、リードフレームや基板（以下基板と総称
する）の端子部に位置合わせして接合する所謂アウター
リードボンディング手段として、例えば特開昭63−2084
6号公報に開示されたものが知られている。

このものは、本体の内部に、フィルムキャリアの供給
リールと層間テープ（スペーサテープ）の巻取りリール
が配設されており、フィルムキャリヤを供給リールから
導出し、カッティング装置（パンチユニット）によりア
ウターリードを有するデバイスを打ち抜いて、移載ヘッ
ド（吸着ヘッド）によりテイクアップし、基板に移送搭
載してボンディングするようになっている。

ところで、フィルムキャリヤはデバイスの品種に応じ
て多品種あり、それぞれ別個に供給リールに巻装されて
いる。ところが上記従来装置は、供給リールや移載ヘッ
ドは１個しか装備されていないため、多品種のデバイス
を基板に実装することはできないものであり、多品種の
デバイスを基板に実装するためには、品種の数に応じて
装置を複数個設置するか、若しくは品種が変更される毎
に、供給リール，移載ヘッド，カッティング装置等を取
り換えねばならないものであった。

したがって本発明は、多品種のデバイスを基板に作業
性よく且つ精度よくボンディングできる手段を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） このために本発明は、基板の位置決め部と、複数個並
設されたデバイスの供給部と、この位置決め部と供給部
の間に設けられたデバイスの位置ずれ観察用カメラ及び
デバイスの一時載置用ステージと、水平方向移動装置に
駆動されて水平方向に移動することにより、上記供給部
のデバイスとテイクアップして上記カメラの上方へ移送
し、このカメラにより検出された位置ずれを補正して上
記ステージに載置するサブ移載ヘッドと、水平方向移動
装置に駆動されて水平方向に移動することにより、上記
ステージのデバイスをテイクアップしてカメラの上方へ
移送し、このカメラにより検出された位置ずれを補正し
て上記基板に搭載する移載ヘッド部とを備え、この移載
ヘッド部が、上記供給部の品種の異なるデバイスに対応
するノズルと、デバイスのアウターリードを基板に熱圧
着する熱圧着ちーるを有する複数個の移載ヘッドと基板
認識用カメラとを装備することを特徴とするアウターリ
ードボンディング装置である。

（作用） 上記構成において、複数個の供給部の中の所望のデバ
イスをサブ移載ヘッドによりテイクアップし、このデバ
イスをカメラの上方に移送してその位置ずれを検出する
とともに、検出された位置ずれを補正したうえで、デバ
イスをステージに載置する。次に移載ヘッド部に装備さ
れた複数個の移載ヘッドの中から選択された移載ヘッド
が、このサブステージ上のデバイスをテイクアップし、
カメラの上方に移送してその位置ずれを検出するととも
に、検出された位置ずれを補正したうえで基板に移送搭
載し、次に熱圧着ツールによりアウターリードを基板に
圧着する。

（実施例１） 次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。

第１図はアウターリードボンディング装置の斜視図で
あって、１は本体ボックスであり、その上面の手前側
に、基板２をクランプして位置決めする位置決め部３が
設けられている。4,5は基板２を位置決め部３に搬入
し、またここから搬出するコンベヤ、17,18はコンベヤ
4,5の駆動用モータである。７（7a〜7d）は本体ボック
ス１の後部に設けられた供給部としての供給リールであ
って、基板２の搬送方向と平行に複数個並設されてい
る。各供給リール7a〜7dの下方には、層間テープ９の巻
取りリール８がそれぞれ設けられている。

供給リール7a〜7dには、それぞれ品種の異るフィルム
キャリヤ10a,10b,10c,10dが巻回されている。11,12は、
供給リール7a〜7dの前方に設けられたスプロケットであ
って（第２図も併せて参照）、各フィルムキャリア10a
〜10dは、これらのスプロケット11,12によりピッチ送り
されて、前方へまっすぐに導出される。

13は導出されたフィルムキャリヤ10a〜10dの下方に設
けられたカッティング装置であって、フィルムキャリヤ
10a〜10dからアウターリードを有するデバイスを打ち抜
く。第５図はデバイスＰを示すものであって、フィルム
キャリアから打ち抜かれたシートP1の上面に半導体P2が
搭載されており、またシートP1の両端部には極細のアウ
ターリードP3が小ピッチで多数本形成されている。この
デバイスＰは、アウターリードP3の基板に印刷された回
路パターンに正確に接合させてボンディングされる。14
はスプロケット12の下方にあって、デバイスが打ち抜か
れて不要になったフィルムキャリヤ10a〜10dを裁断し、
回収するカッター装置である。

第２図において、20はサブ移載ヘッドであって、ノズ
ル20aと、ノズル20aをその軸心を中心にθ方向に回転さ
せるモータ20bを備えている。21はその取り付けフレー
ムである。このサブ移載ヘッド20は、上記のようにして
打ち抜かれたデバイスＰを吸着してテイクアップし、位
置決め部３と供給リール7a〜7dの間に設けられたカメラ
15及びステージ16上へ移送するものである。19はカメラ
15用の光源である。次に第１図と第３図を参照しなが
ら、このサブ移載ヘッド20をXY方向に移動させる移動手
段を説明する。

22a,22bは上記本体ボックス１の後部両側部に立設さ
れた台部であって、サブ移載ヘッド20が装着された上記
フレーム21は、この台部22a,22b上に架設されている。
なお本発明で、Ｘ方向とは基板２の搬送方向、Ｙ方向は
これに直交する方向である。

24はフレーム21の内方に配設されたＸ方向の送りね
じ、MX1はその駆動用モータ、25はこの送りねじ24に螺
着された送りナット部であり、サブ移載ヘッド20はこの
送りナット部25に装着されている。26は台部22bに配設
されたＹ方向送りねじ、MY1はその駆動用モータ、27は
送りナット部である。したがってモータMX1が駆動する
と、サブ移載ヘッド20は送りねじ24に沿ってＸ方向に移
動し、またモータMY1が駆動すると、フレーム21はＹ方
向に移動する。すなわち上記モータMX1,MY1、送りねじ2
4,26、送りナット25,27等は、サブ移載ヘッド20のXY方
向移動装置を構成している。

第３図において、40は移載ヘッド部であって、サブス
テージ16上のデバイスＰを、位置決め部３に位置決めさ
れた基板２に移送搭載するものであり、次にその詳細を
説明する。

第１図において、30a,30bは本体ボックス１の前部両
側部に立設された台部であり、この台部30a,30bにカバ
ーフレーム31が架設されている。第４図において、32は
カバーフレーム31の内方に設けられたＹテーブルであっ
て、フレーム31の下面に配設されたＹ方向のガイドレー
ル33に、スライダ34を介してＹ方向に摺動自在に装着さ
れている。Ｙテーブル32の側部には送りナット35が設け
られている。この送りナット35は、モータMY2に駆動さ
れるＹ方向送りねじ36に螺合しており、モータMY2が駆
動すると、Ｙテーブル32はＹ方向に移動する。

38はＹテーブル32の下方に設けられたＸテーブルであ
って、Ｙテーブル32の摺動手段と同様の手段により、Ｘ
方向に摺動自在にＹテーブル32の下部に装着されてお
り、モータMX2に駆動されてＸ方向送りねじ37が回転す
ると、Ｘ方向に移動する。すなわちXYテーブル32,38、
モータMX2,MY2、送りナット35、送りねじ36,37等は、移
載ヘッド部40のXY方向移動装置を構成している。

移載ヘッド部40は、複数個の移載ヘッド41,42,43,44
と、基板認識用カメラ45を装備しており、これらは上記
Ｘテーブル38の下部にＸ方向に沿って垂設されている。
各移載ヘッド41〜44は、それぞれ大きさや形状の異るノ
ズル41a,42a,43a,44aと、熱圧着ツール41b,42b,43b,44b
を有している。これらの各移載ヘッド41〜44は、品種の
異るデバイスＰに選択的に使い分けられる。第２図にお
いて、46は基板２の下方に設けられたバックアッププレ
ート、47はその昇降用シリンダであり、デバイスＰのア
ウターリードP3を熱圧着ツール41b〜44bにより基板２に
熱圧着してボンディングするときに、基板２を下方から
支持する。

このアウターリードボンディング装置は上記のような
構成より成り、次にその動作を説明する。

供給リール7a〜7dの各フィルムキャリヤ10a〜10dは、
スプロケット11,12により前方へピッチ送りされ、カッ
ティング装置13によりデバイスＰが打ち抜かれる。サブ
移載ヘッド20はXY方向に移動して、打ち抜かれたデバイ
スＰのうち、所望のデバイスＰをノズル20aに吸着して
テイクアップし、カメラ15の上方へ移送し、デバイスＰ
のXYθ方向の位置ずれを検出する。

次にサブ移載ヘッド20はこのデバイスＰを側方のステ
ージ16に移送する。その際モータ20bを駆動することに
より、ノズル20aを回転させてθ方向の位置ずれを補正
し、またXY方向ストロークを加減することにより、XY方
向の位置ずれを補正したうえで、デバイスＰをステージ
16上に載置する。このようにして行われるXYθ方向の位
置ずれの補正は荒補正であって、デバイスＰをステージ
16上に良好な姿勢や位置で載置するために行われるもの
である。

次いで何れかの移載ヘッド（例えば移載ヘッド41a）
がステージ16上に到来してデバイスＰをテイクアップ
し、カメラ15の上方に移送してデバイスＰのXYθ方向の
位置ずれを検出する。次にこのデバイスＰを基板２上に
移送し、カメラ45により基板２のパターンのXYθ方向の
位置ずれを観察したうえで、デバイスＰを基板２に着地
させる。その際、次のようにして精密な補正が行われ
る。すなわち、モータ41cを駆動してノズル41aを回転さ
せることにより、デバイスＰ及び基板２のパターンのθ
方向の位置ずれを補正するとともに、XYテーブル32,38
のストロークを加減して、デバイスＰ及び基板２のパタ
ーンのXY方向の位置ずれを補正する。この位置ずれの補
正は、デバイスＰから小ピッチにて多数本突出する極細
のアウターリードP3を、基板２の回路パターンに完全に
接合させるために行われる精密な補正である。このよう
にしてデバイスＰが基板２上に搭載されると、次にこの
移載ヘッド41に設けられた熱圧着ツール41bが下降し、
デバイスＰのアウターリードP3を基板２に熱圧着する。
この場合、ノズル41aによりデバイスＰを基板２に押え
付けたままで、ツール41bをアウターリードP3に圧着す
るようにすれば、圧着時にデバイスＰがふらつくのを防
止できる。

上述のように本装置は、サブ移載ヘッド20は１個であ
って、複数種のデバイスに共用されるが、移載ヘッド41
〜44は複数個装備されており、そのデバイスに合った最
適の移載ヘッド41〜44が選択使用される。その第１の理
由は、デバイスＰをステージ16に載置する場合は、それ
程高い位置精度は要求されないが、多数本突出する極細
のアウターリードP3を基板２のパターンに接合させて圧
着する場合は、きわめて高い位置精度が要求される為で
ある。また第２の理由は、アウターリードP3の形状や寸
法に応じて、熱圧着ツール41b〜44bを使い分けることが
望ましいからである。

（実施例２） 第６図において、上記供給リール7a〜7dにかえて、ト
レイ50a〜50dが複数個並設されている。各トレイ50a〜5
0dには、それぞれ品種の異るデバイスＰが収納されてい
る。このデバイスＰは、カッティング装置（図外）によ
り予めフィルムキャリヤから打ち抜かれて、トレイ50a
〜50dに収納されたものである。このものも、上記第１
実施例の場合と同様に、上記サブ移載ヘッド20により所
望のデバイスＰをテイクアップして，上記カメラ15,ス
テージ16へ移送し、上記移載ヘッド41〜44により基板２
にボンディングする。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、移載ヘッド部に
装備された複数の移載ヘッドを使い分け使用することに
より、複数の品種のデバイスを基板に有利にボンディン
グすることができる。またサブ移載ヘッドと移載ヘッド
を同時に駆動しながら一連の作業ができるので、作業能
率がきわめてよく、しかもまたサブ移載ヘッドにより予
め荒補正した後、更に移載ヘッドにより精密補正を行っ
たうえで、デバイスを基板に搭載することができるの
で、アウターリードを基板のパターンに正確に接合させ
てきわめて精度よくボンディングすることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図はアウ
ターリードボンディング装置の斜視図、第２図は同側面
図、第３図は同平面図、第４図は移載ヘッド部の斜視
図、第５図はデバイスの平面図、第６図は他の実施例の
供給部の平面図である。 ２……基板 ３……位置決め部 7a〜7c……供給部としての供給リール 12……スプロケット 13……カッティング装置 15……カメラ 16……一時載置用ステージ 20……サブ移載ヘッド 40……移載ヘッド部 41〜44……移載ヘッド 41a〜44a……ノズル 41b〜44b……熱圧着ツール 45……基板認識用カメラ 50a〜50d……供給部としてのトレイ MX1,MY1,24〜27……サブ移載ヘッドのXY方向移動装置 MX2,MY2,32,35〜38……移載ヘッド部のXY方向移動装置 Ｐ……デバイス P3……アウターリード

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の位置決め部と、複数個並設されたデ
   バイスの供給部と、この位置決め部と供給部の間に設け
   られたデバイスの位置ずれ観察用カメラ及びデバイスの
   一時載置用ステージと、水平方向移動装置に駆動されて
   水平方向に移動することにより、上記供給部のデバイス
   とテイクアップして上記カメラの上方へ移送し、このカ
   メラにより検出された位置ずれを補正して上記ステージ
   に載置するサブ移載ヘッドと、水平方向移動装置に駆動
   されて水平方向に移動することにより、上記ステージの
   デバイスをテイクアップしてカメラの上方へ移送し、こ
   のカメラにより検出された位置ずれを補正して上記基板
   に搭載する移載ヘッド部とを備え、この移載ヘッド部
   が、上記供給部の品種の異るデバイスに対応するノズル
   と、デバイスのアウターリードを基板に熱圧着する熱圧
   着ツールを有する複数個の移載ヘッドと、基板認識用カ
   メラとを装備していることを特徴とするアウターリード
   ボンディング装置。
2. 【請求項２】上記供給部が供給リールであり、この供給
   リールに巻回されたフィルムキャリアを上記基板へ向か
   って導出するスプロケットと、導出されたフィルムキャ
   リアを打ち抜いてデバイスを形成するカッティング装置
   とを設け、このデバイスを上記サブ移載ヘッドによりテ
   イクアップするようにしたことを特徴とする請求項１記
   載のアウターリードボンディング装置。
3. 【請求項３】上記供給部が、予めフィルムキャリアから
   打ち抜かれたデバイスが収納されたトレイであり、この
   トレイ内のデバイスを上記サブ移載ヘッドによりテイク
   アップするようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   アウターリードボンディング装置。
4. 【請求項４】供給部のデバイスを、XY方向移動装置に駆
   動されてXY方向に移動するサブ移載ヘッドのノズルに吸
   着してテイクアップし、このデバイスをカメラの上方に
   移送してそのXYθ方向の位置ずれを検出し、次にXY方向
   の位置ずれをサブ移載ヘッドの同方向へのストロークを
   加減することにより補正するとともに、モータを駆動し
   てノズルを回転させることによりθ方向の位置ずれを補
   正したうえで、このデバイスを一時載置用ステージに載
   置し、 次にXY方向移動装置に駆動されてXY方向に移動する移載
   ヘッド部に装備された複数個の移載ヘッドのうちの所定
   の移載ヘッドのノズルにより、上記ステージ上のデバイ
   スをテイクアップし、カメラの上方に移送してこのデバ
   イスのXYθ方向の位置ずれを再度検出し、次にXY方向の
   位置ずれを移載ヘッドの同方向へのストロークを加減す
   ることにより補正するとともに、モータを駆動してノズ
   ルを回転させることによりθ方向の位置ずれを補正した
   うえで、このデバイスを位置決め部に位置決めされた基
   板に搭載し、 次にこの移載ヘッドに設けられた熱圧着ツールにより、
   デバイスのアウターリード部をこの基板に圧着するよう
   にしたことを特徴とするアウターリードボンディング方
   法。